Tabla periódica

Cobre (Cu)

Howard Birdsong Compilado a partir de fuentes primarias IUPAC, NIST y PubChem

El cobre es el elemento 29, de símbolo Cu, configuración electrónica [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ y masa atómica estándar 63,546 u. Es el segundo mejor conductor eléctrico después de la plata y el metal de referencia para el cableado por su relación entre conductividad y precio.

¿Por qué fue el primer metal trabajado?

Porque se encuentra en estado nativo y porque su extracción del mineral no exige mucho.

Existen depósitos de cobre metálico puro, y el hallazgo de pepitas martilleables precede en milenios a cualquier metalurgia. Hay objetos de cobre nativo trabajado en Anatolia que se remontan al noveno milenio antes de nuestra era.

El paso decisivo fue la fundición. Los minerales de cobre —malaquita, azurita— son carbonatos de color verde y azul llamativos, usados como pigmento mucho antes de que se supiera que contenían metal. Calentarlos con carbón a unos 1 100 °C libera el cobre.

Esa temperatura la alcanza un horno de cerámica bien tirado, lo que probablemente explica el descubrimiento: la alfarería precedió a la metalurgia y proporcionó el horno.

El cobre puro es demasiado blando para herramientas de corte. La aleación con estaño lo resolvió: el bronce es varias veces más duro y funde por debajo de los 1 000 °C, lo que facilita el moldeo. La Edad del Bronce comienza hacia el 3300 antes de nuestra era.

El hierro exige temperaturas mucho más altas y una química de reducción más difícil, y por eso llegó dos mil años después pese a ser mucho más abundante.

¿Qué es exactamente la pátina verde?

No es una sola sustancia sino el resultado de una sucesión de reacciones que puede llevar décadas.

Primero, el oxígeno forma óxido de cobre. Sobre él, los compuestos azufrados del aire producen sulfuros oscuros; una estatua de cobre nueva pasa por una etapa parda antes de verdear.

Con el tiempo, la humedad, el dióxido de carbono y los sulfatos atmosféricos generan carbonatos e hidroxisulfatos básicos: malaquita, brochantita, antlerita. Cuál predomina depende del ambiente. Cerca del mar aparecen cloruros básicos, de tono más azulado.

La capa resultante es compacta, adherente y prácticamente insoluble. Sella el metal y detiene la corrosión, exactamente al revés que la herrumbre del hierro.

La chapa de la Estatua de la Libertad tiene 2,4 milímetros de espesor y se instaló en 1886. Tras casi siglo y medio conserva casi todo su material: la pátina la ha protegido.

⚠️ Los tejados de cobre de las iglesias europeas duran siglos por la misma razón, y una restauración que retire la pátina reinicia el proceso y consume metal.

¿Por qué es el metal del cableado?

Por una combinación de propiedades que ningún competidor iguala en conjunto.

Su conductividad, 59 millones de siemens por metro, es la segunda tras la plata y sirve de referencia: el estándar IACS define el 100 % como la conductividad del cobre recocido.

Es además muy dúctil, de modo que se estira en hilos finos sin romperse. Se suelda con facilidad, resiste bien la corrosión y se recicla indefinidamente sin degradar sus propiedades. Cerca de un tercio del cobre consumido hoy es reciclado.

El aluminio compite en líneas aéreas de alta tensión. Conduce un 40 % menos por sección, pero pesa un tercio, de modo que a igualdad de masa conduce más. En un tendido de kilómetros el peso decide, porque determina la separación entre torres.

⚠️ El aluminio no sirve bien en instalaciones domésticas. Fluye lentamente bajo presión, lo que afloja las conexiones con el tiempo, y su óxido superficial es aislante. El cableado de aluminio instalado en viviendas estadounidenses en los años sesenta provocó incendios y se abandonó.

La transición energética ha aumentado la demanda de forma notable: un vehículo eléctrico contiene varias veces más cobre que uno de combustión, y los aerogeneradores y las redes de recarga añaden mucho más.

¿Qué hace en el cuerpo?

Es un oligoelemento esencial, presente en unos 100 miligramos en un adulto.

Forma parte del centro activo de varias enzimas, entre ellas la citocromo c oxidasa, que cierra la cadena respiratoria mitocondrial transfiriendo electrones al oxígeno. Sin cobre, esa transferencia final no ocurre.

Interviene también en la superóxido dismutasa, que neutraliza radicales, y en la lisil oxidasa, que entrecruza el colágeno y la elastina. La deficiencia produce por eso fragilidad del tejido conjuntivo y de los vasos.

En algunos invertebrados, el cobre sustituye al hierro como transportador de oxígeno. La hemocianina de pulpos, calamares y cangrejos herradura contiene cobre y es azul cuando está oxigenada, de ahí que su sangre sea azul.

Dos enfermedades genéticas afectan a su metabolismo. La de Wilson impide excretarlo y lo acumula en hígado y cerebro; la de Menkes impide absorberlo. Ambas son graves y la primera se trata con quelantes.

¿De dónde se extrae?

De sulfuros, sobre todo calcopirita, en depósitos de tipo pórfido: cuerpos enormes de roca con concentraciones bajas, típicamente entre el 0,5 y el 1 %.

Chile es el mayor productor mundial con diferencia, seguido de Perú, la República Democrática del Congo y China. La mina de Chuquicamata y la de Escondida, ambas chilenas, están entre las mayores explotaciones a cielo abierto del planeta.

El proceso pasa por triturar, concentrar por flotación, fundir y refinar por electrólisis hasta una pureza superior al 99,99 %, necesaria para uso eléctrico. Los lodos que quedan en el fondo de las celdas electrolíticas contienen la plata, el oro y el selenio que acompañaban al cobre, y su recuperación aporta una parte apreciable del ingreso.

⚠️ Las leyes van bajando. Hace un siglo se explotaban menas del 4 %; hoy la media mundial ronda el 0,5 %. Mover más roca por tonelada de metal significa más energía y más residuo, y es la razón de que el reciclaje gane peso.

Datos esenciales

Z
29
Atomic weight
63.546 u
Category
metal de transición
State at 298 K
Solid
Occurrence
primordial
Discovered
7000 BCE
CAS
7440-50-8

Propiedades medidas

PropertyValueSource
Electronegativity 1.9 National Center for Biotechnology Information (NIH)
Melting point 1,357.77 K National Center for Biotechnology Information (NIH)
Boiling point 2,835 K National Center for Biotechnology Information (NIH)
Density stp 8.933 g/cm³ National Center for Biotechnology Information (NIH)
Atomic radius empirical 140 pm National Center for Biotechnology Information (NIH)
Ionization energy 1st 745.4 kJ/mol National Center for Biotechnology Information (NIH)
Electron affinity 118.5 kJ/mol National Center for Biotechnology Information (NIH)

Configuración electrónica

2 8 18 1 Cu
Noble gas notation
[Ar] 3d¹⁰ 4s¹
Full notation
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹
Electrons per shell
2, 8, 18, 1

Isótopos

Preguntas frecuentes

¿Por qué la Estatua de la Libertad es verde?

Por la pátina. El cobre expuesto al aire forma primero óxido, después sulfuros y finalmente carbonatos e hidroxisulfatos básicos de color verde azulado. La capa tarda décadas en formarse —la estatua tardó unos treinta años— y una vez formada protege el metal subyacente. Su chapa de cobre tiene poco más de dos milímetros y sigue prácticamente intacta desde 1886.

¿Por qué el cobre y no la plata en el cableado?

Por precio. La plata conduce un 7 % mejor, pero cuesta del orden de cien veces más. El cobre ofrece la mejor relación entre conductividad y coste, es dúctil, se suelda bien y se recicla sin pérdida de propiedades. El aluminio se usa en líneas de alta tensión porque pesa un tercio y eso permite torres más separadas, pero conduce peor y se suelda mal.

¿Qué diferencia hay entre el bronce y el latón?

El metal aliado. El bronce es cobre con estaño, típicamente entre un 8 y un 12 %; fue la aleación que dio nombre a una edad porque es más dura que el cobre puro y funde a temperatura más baja. El latón es cobre con zinc, entre un 5 y un 40 %; es más barato, más maleable y de color amarillo. El latón exigía saber obtener zinc metálico, y por eso apareció mucho más tarde.

¿Es cierto que el cobre mata microbios?

Sí, y está reconocido oficialmente. Los iones de cobre dañan las membranas bacterianas y desnaturalizan proteínas. Las superficies de cobre y sus aleaciones eliminan la mayoría de las bacterias en horas, frente al acero inoxidable, donde sobreviven días. La agencia ambiental estadounidense registró en 2008 varias aleaciones de cobre como superficies antimicrobianas, y algunos hospitales las usan en pomos y barandillas.

Fuentes